보유 설비의 상태 확인
By Renard Klubnik and Ron Sullivan
정기적인 검진, 건강한 식단, 그리고 규칙적인 운동은 건강한 삶을 위한 처방입니다. 회전하는 장비에도 마찬가지입니다. 장비의 “식단과 운동”은 사용자의 작동 방식에 따라 달라집니다. 온도, 압력 또는 출력 품질이 사양에 맞지 않으면 “식단”이 최적이 아닙니다. 제조업체의 사양을 벗어나 작동한다면 “과도한 운동”을 하고 있는 것입니다. 여러분과 마찬가지로 장비도 정렬이 어긋나거나 과로하면 “부상”이나 고장을 경험할 수 있습니다. 10km를 달리려고 할 때 런닝화의 한쪽 뒤꿈치가 다른 쪽보다 2.5cm 정도 짧다고 생각해 보세요. 경기가 끝날 무렵에는 몸이 아플 것이고, 어쩌면 심각한 허리 문제가 생길 수도 있습니다.
기계 상태 감시
여러분과 마찬가지로 펌프, 믹서, 모터, 압축기와 같은 회전 장비도 근본적인 문제가 없는지 확인하기 위해 정기적인 “점검”을 받아야 합니다. 진단을 통해 “이 자산이 계속 운영에 적합한가?” 또는 “필요 시 이 장비를 정비할 수 있는가?”와 같은 기계의 상태를 파악할 수 있습니다.
일부 공장(및 장비 제조업체)은 여전히 엄격한 장비 분해 일정을 고수하고 있습니다. 그러나 노련한 전문가들은 정기적으로 기계 분해 또는 재조립을 하는 것이 반드시 신뢰성을 보장하는 것은 아니라고 주장합니다. 오히려, 재조립 후 약 25~30%의 경우, 재조립을 시작할 당시에는 없었던 새로운 문제가 발생한다는 일화도 있습니다. 어떤 기계는 개봉, 검사, 재조립 과정에서 실제로 문제가 발생할 수 있다는 것을 이해하는 것은 어렵지 않습니다!
과거에는 기계 작동 중 내부 부품의 상태를 확인할 수 있는 비침습적 도구가 없었기 때문에 정기적인 분해 검사가 필수적이었습니다. 오랜 세월에 걸쳐 모든 종류의 센서 기술이 발전했습니다. 오늘날에는 적외선 영상기, 온라인 윤활 분석, 압력 변환기, 유량계 등 다양한 진단 장비가 개발되고 있습니다. 기계의 상태를 가장 잘 보여주는 지표 중 하나는 진동입니다. 진단 기술의 발전 덕분에 진동 분석은 기계 상태 모니터링을 위한 널리 사용되는 도구가 되었습니다.
장비의 “중요 정보”에 대한 24시간 연중무휴 연속 스펙트럼 모니터링
이는 예상치 못한 가동 중단에 대한 최선의 방어책입니다. 공장에는 중요 자산으로 간주되는 몇몇 장비가 있을 가능성이 높습니다. 또한 이 운 좋은 장비에는 이상 징후 감지 시 가동을 중단할 수 있는 스펙트럼 기반 연속 모니터링을 포함한 보호 시스템이 장착되어 있을 가능성이 높습니다. 이러한 장비는 이러한 고급 스펙트럼 모니터링의 이점을 누릴 수 있습니다. 잠재적 결함이 발생하면 이러한 시스템은 고장이 발생하기 훨씬 전에 공장 직원에게 알릴 수 있습니다. 그러나 이는 일반적으로 지속적인 모니터링이 필요하다고 판단되는 중요 장비에만 적용되는 매우 비용이 많이 드는 상태 모니터링 프로그램입니다.
워크어라운드(“경로 기반”) 진동 프로그램
이러한 프로그램은 널리 채택되어 기계 상태를 파악하는 방법을 제공합니다. 시간이 지남에 따라 경로 기반 프로그램에서 수집된 데이터는 불균형이나 정렬 불량과 같은 불리한 작동 조건뿐만 아니라 베어링 손상이나 기어 문제와 같은 특정 기계 결함을 조기에 감지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 접근법의 단점은 검진 간격 사이에 기계 고장이 발생할 가능성이 있다는 것입니다. 여기에 매달 전체 신체 검진을 완료하는 비용을 더하면 건강 모니터링 비용이 급격히 증가하는 것을 알 수 있습니다. 이 경우, “환자”에게 무엇이 좋은지에 초점을 맞추는 대신 모니터링 프로그램에 다른 기계를 추가하는 비용을 기준으로 기계를 포함할지 제외할지 결정하는 경우가 많습니다.
스펙트럼 기반 및 경로 기반 모니터링을 모두 사용하는 진동 분석에는 숙련된 작업자가 필요합니다. 진동 전문가는 복잡한 분석 모니터링 장비에 대한 교육을 받고, 분석의 신뢰성을 확보하기 위해 상당한 교육과 지속적인 훈련을 받습니다.
경제적인 연속 모니터링 옵션
진동 분석은 고급 의료 검사처럼 비용이 발생합니다. 보험 회사처럼 비용 대비 효과를 따져봐야 합니다. 모든 근육통 때문에 MRI 검사를 받아야 하는 것은 아닙니다. 자기부담금만으로도 금방 파산할 수 있습니다! 마찬가지로 모든 기계에 매달 진동 분석을 해야 하는 것은 아니며 회사 측에서 비용을 정당화할 수 없습니다.
장비의 상태를 지속적으로 모니터링하는 가장 실용적인 방법은 4~20mA 루프 전원 진동 센서를 활용하는 것입니다. 이러한 경제적인 진동 센서는 플랜트 PLC, DCS 또는 SCADA 시스템과 같은 모니터링 시스템에 연결하면 플랜트 장비의 상태를 지속적으로 모니터링합니다. 전체 진동 수준(4~20 사이)이 장비의 다른 성능 지표와 함께 관찰되면 루프 전원 진동 센서의 출력은 작동 상태에 변화가 발생했음을 나타냅니다. 자신의 심박수를 모니터링하는 것과 마찬가지로 진동 수준의 변화는 장비에 변화가 있음을 나타냅니다. 이 시점에서는 문제의 정확한 원인을 파악할 수 없지만, 적어도 문제가 발생했음을 알 수 있습니다. 이러한 정보를 바탕으로 이제 장비를 자세히 살펴보고 문제를 찾아내는 것이 좋습니다. 유지보수 전문가는 장비를 검사하여 변화의 원인을 찾을 수 있는 경우가 있습니다. 일상적인 작업에서 발생한 사소한 문제를 발견할 수도 있고, 장비에 즉각적인 수리가 필요할 수도 있습니다.
다양한 유형의 물리적 매개변수를 위한 루프 구동 센서는 오랫동안 사용되어 왔습니다. 진동용 루프 구동 센서는 비교적 새로운 기술이지만, 훨씬 저렴한 비용으로 간단한 데이터를 제공하기 때문에 널리 사용되고 있습니다. 모든 기술과 마찬가지로, 루프 구동 센서 역시 끊임없이 개선되고 있습니다. 초기 진동 센서는 최대 속도에 비례하는 4~20mA 신호를 출력했지만, 꾸준한 개선을 통해 제곱평균제곱근(rms) 속도, 진피크 속도, rms 가속도, 최대 가속도, 진피크 가속도에 비례하는 신호를 출력하는 진동 센서가 개발되었습니다. 최근 추가된 루프 구동 센서는 모니터링 대상 기기의 피크 간 변위에 비례하는 4~20mA 신호를 출력합니다. 이는 혈압을 밀리미터 수은주 또는 제곱인치당 파운드 단위로 모니터링하는 것과 같습니다. 단위는 다를 수 있지만, 해석은 동일합니다. 값이 더 높거나 낮은 경향은 추가 조사가 필요하다는 것을 나타냅니다.
루프 구동 센서를 사용하여 진동 모니터링을 구현하면 이전에는 간과되었던 중요한 정보를 제공하여 플랜트 상태를 즉시 개선할 수 있습니다. 이러한 추가적인 지식을 통해 이제 이해하기 쉽고 추세를 파악하며 알람을 울리기 쉬운 즉각적인 운영 정보에 24시간 연중무휴 접근할 수 있습니다. 진동 레벨에 따라 결정되는 기계 상태를 포함하여 지식 기반을 확장함으로써 더욱 포괄적인 상태 평가에 한 걸음 더 가까워지고 모든 플랜트 장비의 건강한 라이프스타일을 유지하는 데 한 걸음 더 가까워집니다.
모터 전류, 유량, 온도, 심지어 기계 속도와 같은 여러 기계 특성을 이미 확인하고 계실 것입니다. 그리고 아마도 이러한 특성들을 차트로 작성해 보셨을 것입니다. 최소한 운영 및 유지보수 담당자는 이러한 특성들의 정상 범위를 알고 있으며, 정상 범위를 벗어나는 변동을 본능적으로 감지합니다. 진동 또한 핵심 지표이며, 이제 진동 전문가가 아니더라도 같은 방식으로 쉽게 모니터링할 수 있습니다. 비용 효율적인 루프 구동 진동 센서를 사용하면 플랜트의 기존 공정 제어 시스템이 장비를 지속적으로 “점검”하고 유지보수 및 신뢰성 전문가에게 기계가 정상 진동 수준을 벗어나 작동하고 있음을 알릴 수 있으며, 필요한 시정 조치를 취해야 할 필요성을 알릴 수 있습니다.